Геологическое становление Кемеровской области
Кузнецкий край входит в состав северо-западной части Алтае-Саянской складчатой области и включает в себя Кузбасс и его горное обрамление: структуры Кузнецкого Алатау, Горной Шории, Салаира и Томь-Колыванской дуги.
В истории геологического становления Кузнецкого региона могут быть выделены два крупных этапа: океанический и континентальный. Океанический этап охватывает интервал времени от позднего рифея протерозоя (~ 1 млрд лет назад) до начала перми (295 млн. лет назад). Собственно континентальный режим в регионе установился начиная с триаса (251 млн лет назад) и продолжается до настоящего времени. Пермский период (295 – 251 млн лет назад) характеризовался переходными условиями.
1. Океанический этап
Самые древние породы в регионе установлены только в изолированных тектонических блоках-выступах. В Горной Шории к ним относятся гранито-гнейсы, амфиболиты и мраморы Томского и Ташелгинского выступов, в Кузнецком Алатау кварциты, мраморы и амфиболиты Суховского выступа и на территории Салаира аналогичные породы Ангурепского выступа. Предполагается, что они также слагают основание крупных антиклинориев, где перекрыты терригенно-карбонатным чехлом отложений венда (завершающий период протерозоя
600 – 535 млн лет назад) и раннего палеозоя. [1, 12]
По данным определения абсолютного возраста первичные породы (протолиты) выступов формировались в позднем рифее. Накопление осадков осуществлялось в обстановках открытого океана и примитивных островных дуг, окаймлявших окраины Сибирского континента. Породы испытали предвендский интенсивный метаморфизм, связанный с байкальским циклом тектогенеза.
В венде территории Салаира, Алтая и Северного Саяна представляли собой области незрелых островных дуг, сложенных толеитовыми (истощёнными) базальтами. В Горной Шории ранневендские океанические базальты, по химизму свойственные зонам спрединга (раздвига), перекрываются мощной известково-доломитовой толщей задугового морского бассейна [1].
В конце венда регион входит в режим активной океанической окраины островодужного типа. В юго-западной части территории (в современных координатах) на океаническом основании поздневендско-раннекембрийского возраста в течение раннего-среднего кембрия (535 – 500 млн. лет назад) формируется и развивается Салаирская островная дуга. В составе дуги участвуют контрастно дифференцированные вулканиты основного и кислого состава с низким содержанием титана и фосфора, что характерно для зрелых островных дуг (рис. 22) [1, 12].
Под Салаирскую островную дугу субдуцирует океаническая плита Чарского пролива, разделявшего Сибирский и Казахский континенты (рис. 23).
Рис. 22. Современное положение структур активной континентальной окраины северо-запада Алтае-Саянской складчатой области в венде-кембрии (570 – 500 млн лет назад), по Г.А. Бабину [1].
Рис. 23. Модель развития северо-западной окраины АССО.
Размеры, конфигурация, местоположение Салаирской островной дуги точной реконструкции не подлежат, так как позднее в среднем-позднем палеозое островодужный комплекс в виде тектонических покровов-аллохтонов в составе зарудноалтайского складчато-надвигового пояса оказался далеко выдвинутым на северо-восток.
В юго-восточной части территории формируется субширотная Алтае-Саянская островная дуга. В регионе дуга представлена только западным (Горно-Шорским) ареалом. Строение структур дуги двухъярусное. Нижний ярус представлен толеитовыми базальтами венд-раннекембрийского возраста, верхний ограниченно распространёнными вулканитами известково-щелочного состава.
В осевой части задугового бассейна на территории современных Кузнецкого Алатау и Горной Шории в обстановке рассеянного рифтогенеза формируется зона задугового спрединга. Для спрединговой зоны характерен железо-магнезиальный магматизм с доминированием вулканитов над плутоническими магматитами. С деятельностью спрединговой подводно-вулканической гряды связаны месторождения железных, марганцевых руд, фосфоритов и других полезных ископаемых Кузнецкого Алатау и Горной Шории.
За пределами спрединговой зоны задугового бассейна располагались обширные площади синхронного амагматического шельфового осадконакопления, представленного в западной части ритмично-слоистыми осадками мутьевых потоков (турбидиты), восточные окраины Кузнецкого Алатау и Горной Шории сложены толщами терригенно-карбонатных пород (рис. 22).
В среднем кембрии регион охватывается аккреционно-коллизионными процессами, которые завершились в раннем ордовике (490 – 473 млн. лет назад) складчатостью и присоединением Салаиро-Алтае-Саянской островодужной системы к Сибирскому палеоконтиненту. В восточной части территории Горной Шории отмечен интенсивный постколлизионный гранитоидный магматизм (Є3 – O1) [1, 12].
В течение ордовика-силура (490 – 418 млн. лет назад) регион представлял собой пассивную океаническую окраину. В восточной её части формируется область сноса, в западной – осуществляется осадконакопление в обстановках мелководного моря.
Начиная с раннего девона (418 млн лет назад) регион вновь вовлекается в интенсивные, окраинные тектономагматические процессы. В восточной части континентальных Горно-Шорской и Кузнецко-Алатаусской территорий в раннем девоне в результате внедрения мантийно-струйного плюма формируется зона рассеянного континентального рифтогенеза с щелочным магматизмом, с которым связаны месторождения нефелиновых, редкоземельных и титан-ванадиевых руд.
В западной части Кузнецкого Алатау и Горной Шории в раннем и среднем девоне осуществлялась активная наземная вулканическая деятельность с подчиненным глубинным магматизмом известково-щелочного состава [12].
Крайняя юго-западная часть территории, соответствующая современному Рудному Алтаю, вовлекается в режим активной океанической окраины с зоной субдукции приконтинентального (андского) типа. За фронтом Рудно-алтайской субдукционной зоны, вплоть до Кузнецко-Алатаусской континентальной территории в условиях мощных сжимающих напряжений, направленных в северо-восточном направлении, постепенно развивается складчато-надвиговый пояс. Жёсткий раннепалеозойский островодужного происхождения Салаирский пакет (террейн) в составе пояса постепенно выдвигается к северо-востоку в виде тектонического покрова.
К концу раннего девона Рудно-Алтайская приконтинентальная активная окраина трансформируется в окраину зрелого островодужного типа, в тыльной части островной дуги формируется задуговой бассейн (рис. 24).
Рис. 24.
Рис. 25.
Рис. 26.
Рис. 27.
Рис. 28.
Усл. обозначения
В среднем и позднем девоне (392 – 360 млн. лет назад) продолжается развитие складчато-надвигового пояса. В начале среднего девона (рис. 24) территория Кузбасса из области сноса начинает преобразовываться в депрессионную структуру, заполняясь преимущественно континентальными отложениями и вулканогенными толщами (рис. 25). Прогиб закладывается как принадвиговая структура (присдвиговая впадина по С.П. Шокальскому и др., 2000 г. [12]) во фронтальной части развивающегося складчато-надвигового пояса. Территория Томь-Колыванской зоны по-прежнему сохраняется как область сноса. В прибрежной части мелководного морского залива на площадях современного Салаира формировались месторождения алюминиевых руд – бокситов [14].
В раннеживетское время среднего девона (391 млн. лет назад) отмечается обширная трансгрессия (наступление) эпиконтинентального моря. Формирующийся Кузнецкий прогиб заполняется в северо-западной части морскими отложениями, в северо-восточной болотно-лагунными угленосными осадками (Барзасское месторождение сапромикситов). Восточные и юго-восточные территории Кузбасса являются ареалами континентального и вулканогенного осадконакопления (рис. 26).
Живетский век (391 – 382 млн. лет назад) ознаменован интенсивным вулканизмом в Томь-Колыванской зоне, где несогласно залегающие на нижнем палеозое вулканиты (базальты, андезиты) и прорывающие их кислые субвулканические низкокалиевые породы в юго-восточном направлении замещаются нормально-осадочными породами.
Терригенно-карбонатные отложения в живетской части разреза Салаира также содержат основные и средние вулканиты.
К концу девона (370 – 360 млн. лет назад) Кузнецкий прогиб занимает положение, близкое современному, в осевой его части накапливается мощная толща позднедевонских отложений. Салаирский террейн выступает то, как островная, то полуостровная суша, а территория прогиба соответственно как морской пролив или как залив девонского моря (рис. 27, 28).
В раннем карбоне (360 – 326 млн. лет назад) район подвергается обширной трансгрессии моря (рис. 29). После отступления моря в конце раннего карбона на территории Кузнецкого прогиба сохраняется морской залив.
В среднем карбоне – ранней перми (318 – 270 млн. лет назад) на плоском побережье морского залива формируются приморские болота с торфяниками балахонского цикла угленакопления Кузбасса (рис. 30, 31) [13].